UA14476U - Device for testing levels - Google Patents

Abstract

The proposed device for testing levels contains a casing, an optical radiation source, a semitransparent mirror, and a reflector. The reflector is designed as a tetrahedral prism. One of the side facets of the prism has partially-reflecting surface. The reflector is suspended on a wire that is fixed at the center of a parallel-sided plate, which is installed in the window of the casing with a possibility to be displaced. Under the reflector, a pentaprism with an optical wedge which are designed for deflecting the optical beam in a horizontal plane.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до контрольно-вимірювальної техніки і призначений для приведення візирних ліній 2 оптичних приладів (в основному геодезичного призначення) у горизонтальне положення. Пристрій, також може бути використаний в машинобудуванні, експериментальній фізиці і в будівельному виробництві, де необхідно контролювати горизонтальність візирних ліній оптичних приладів, вимірювати деформації і відхилення від горизонтальності великих залізобетонних масивів, ростверків висотних будинків.The invention relates to control and measurement equipment and is intended for bringing the sighting lines of 2 optical devices (mainly for geodetic purposes) into a horizontal position. The device can also be used in mechanical engineering, experimental physics and in construction production, where it is necessary to control the horizontality of sighting lines of optical devices, to measure deformations and deviations from the horizontality of large reinforced concrete masses, grids of high-rise buildings.

Відома установка для перевірки горизонтальності візирної лінії нівеліра (См. Изв. вузів "Геодезія і 70 картографія", вип. 4, 1970, с.135-138, Вусів В.С. "Установка для контролю паралельності візирної осі циліндричного рівня глухих нівелірів"), що містить зорову трубу, в окулярі якої за рахунок поділу світлового потоку від нівеліра що перевіряється, на дві частини, одночасно спостерігаються два зображення сітки ниток нівеліра, які сполучаються при горизонтальному положенні його візирної осі. В установці застосована обертаюча призма Дове, відбиваюча грань якої, є по суті. елементом що задає горизонтальну площину. Тому призму 79 виготовляють досить точно, а його підставу юстирують у горизонтальній площині за допомогою високоточного накладного рівня. Погрішність установки осі, визначається точністю накладного рівня і виготовлення призми.A well-known device for checking the horizontality of the line of sight of a level (See Izv. of universities "Geodesia and 70 cartography", issue 4, 1970, pp. 135-138, Vusiv V.S. "Device for checking the parallelism of the sighting axis of the cylindrical level of deaf levels" ), which contains an optical tube, in the eyepiece of which, due to the division of the light stream from the level being tested, into two parts, two images of the grid of threads of the level are simultaneously observed, which connect at the horizontal position of its sighting axis. The installation uses a rotating Dove prism, the reflecting face of which is essentially an element defining the horizontal plane. Therefore, prism 79 is made quite precisely, and its base is adjusted in the horizontal plane using a high-precision overhead level. The inaccuracy of the axis installation is determined by the accuracy of the overhead level and the manufacture of the prism.

Відомий пристрій для перевірки нівелірів а.с. СРСР Мо577402, Кл. 01С 5/04. Пристрій складний по конструкції містить, підставу з установленим на ньому автоколиматором (АК), механізмом повороту у вертикальній площині, ємність з рідиною і скляною пластиною з напівпрозорим дзеркальним покриттям. Для приведення візирної лінії нівеліра в горизонтальне положення, спочатку приводиться площина пластини з напівпрозорим покриттям у вертикальне положення. Для цієї мети використовується кутовий відбивач, сформований горизонтальною поверхнею рідини і вертикальною поверхнею напівпрозорої пластини. Потім, використовуючи вертикально встановлену поверхню пластини виставляють візирну вісь АК у горизонтальне положення. Далі, використовуючи встановлений напрямок, приводять візирну вісь нівеліра в горизонтальне положення шляхом суміщення сітки ниток нівеліра з маркою АК. Для настроювання пристрою, попередньо в необхідно зробити складні юстировочні роботи з установки дзеркальної поверхні пластини у вертикальне положення. Пристрій має великі габарити (450Хх300х250) і вагу (приблизно 15кг), використовується воно тільки в лабораторних умовах, де стаціонарно закріплюються на спеціальних фундаментах і столах.A well-known device for checking levelers of the A.S. USSR Mo577402, Cl. 01C 5/04. The device is complex in design and contains a base with an autocollimator (AC) installed on it, a turning mechanism in the vertical plane, a container with a liquid and a glass plate with a translucent mirror coating. To bring the sight line of the leveler to a horizontal position, first bring the plane of the plate with a translucent coating to a vertical position. For this purpose, an angular reflector formed by the horizontal surface of the liquid and the vertical surface of the translucent plate is used. Then, using the vertically installed surface of the plate, the sighting axis of the AK is placed in a horizontal position. Next, using the established direction, bring the sight axis of the leveler to a horizontal position by aligning the grid of threads of the leveler with the AK mark. To adjust the device, it is necessary to perform complex adjustment work to set the mirror surface of the plate in a vertical position. The device has large dimensions (450x300x250) and weight (approximately 15 kg), it is used only in laboratory conditions, where it is permanently fixed on special foundations and tables.

Відомий пристрій для визначення і настроювання вертикального ходу світлових променів (ас. СРСР ее, мо301532, Кл.01с15/08) за допомогою елементів що відбивають, і зорової труби (прототип). Суть його полягаєв тому, що промінь світла направляється на попередньо горизонтовану прозору площину з коефіцієнтом відбиття 4-595 і розташований за нею тетраздрический куточковий відбивач, він має властивість відбивати світлові в промені в напрямку, паралельному падаючому променю, незалежно від кута падіння. У фокальній площині «І зорової труби спостерігають взаємне положення двох зображень джерела світла. Одне нерухоме, утвориться за 3о рахунок відбиття світла від куточкового відбивача, а інше рухливе - за рахунок відбиття від частково -- відбиваючей пластинки як від плоского дзеркала. У фокальній площині зорової труби спостерігається відхилення рухливого зображення від нерухомого, вони і являються мірою відхилення світлового променя від вертикалі. При сполученні цих зображень світловий промінь падає нормально на горизонтальну площину прозорої пластиниі «ф спрямований по вертикалі У пристрої горизонтальну площину частково відбиваючей грані пластини З встановлюють за допомогою високоточного накладного рівня і допоміжного котировочного столика. Процедура с установки досить тривала, складна і до того ж неточна. Погрішність установки визначається точністюA well-known device for determining and adjusting the vertical course of light rays (Association of the USSR ee, mo301532, Cl.01с15/08) using reflective elements and a sight tube (prototype). Its essence was that the light beam is directed to a pre-horizontal transparent plane with a reflection coefficient of 4-595 and a tetrahedron corner reflector is located behind it, it has the property of reflecting the light in the beam in a direction parallel to the incident beam, regardless of the angle of incidence. In the focal plane "I" of the optical tube, the relative position of the two images of the light source is observed. One stationary one will be formed due to the reflection of light from a corner reflector, and the other mobile one will be formed due to the reflection from a partially reflecting plate as from a flat mirror. In the focal plane of the optical tube, the deviation of the moving image from the stationary one is observed, and they are a measure of the deviation of the light beam from the vertical. When combining these images, the light beam falls normally on the horizontal plane of the transparent plate and is directed vertically. In the device, the horizontal plane of the partially reflecting face of the plate C is set using a high-precision overhead level and an auxiliary reference table. The installation procedure is quite long, complicated and, moreover, inaccurate. The error of the installation is determined by the accuracy

Із» виготовлення накладного рівня і самої пластини (її клиновидностью).From" the production of the overhead level and the plate itself (with its wedge shape).

В основі винаходу поставлена задача, автоматизувати і підвищити точність установки напівпрозорої підстави тетраздрической призми, розширити функціональні можливості, шляхом застосування пристрою як оптичний схил, чи датчика кута нахилу. - Для рішення поставленої задачі в пристрої куточковий відбивач, виконаний у виді тетраздрической призми, «» що має частково відбиваючу фронтальну грань, підвішен на гнучкой нитці в центрі вхідного вікна пристрою. Нить підвішена за плоскопаралельную, скляну пластину, розташовану в оправі вхідного вікна. Оправа встановлена в шк корпусі на підшипнику обертання. Під підвішеною призмою для відхилення проміння світла в горизонтальному -і 20 напрямку встановлена пентапризма, на нижній відбиваючей грані, якої наклеєний оптичний клин, що доповнює її по горизонталі до плоскопаралельной пластини. Нижня відбиваюча грань, пентапризмь! в центральній зоні має щи напівпрозоре покриття і дозволяє пропускати спрямоване нагору випромінювання у виді світної марки від джерела світла, розташованого під пентапризмой. Вхідна грань пентапризми має об'єктив, що дозволяє проектувати світну марку у фокальну площину окуляра зорової труби. Джерело світла виконане у виді оптичного 25 проектора, де марка проектора розташовується у фокальній площині об'єктива. Корпус проектора має с котировочньое гвинти, для корекції напрямку випромінювання. Корпус пристрою має рівень для установки приладу в робоче положення, бічне вікно з втулкою для наведення візирної лінії нівеліра що перевіряється, і установки штатної зорової труби, підшипникову систему, розташовану в його підставі. Пристрій може бути встановлен на горизонтуючему столику, чи закріплен на об'єктиві нівеліра, що перевіряється за допомогою 60 втулки бічного вікна.The invention is based on the task of automating and increasing the accuracy of the installation of the translucent base of the tetrahedron prism, expanding the functionality by using the device as an optical slope, or a tilt angle sensor. - To solve the problem in the device, a corner reflector, made in the form of a tetrahedron prism, "" which has a partially reflective front face, is suspended on a flexible thread in the center of the device's entrance window. The thread is suspended by a plane-parallel glass plate located in the frame of the entrance window. The frame is installed in the shell housing on a rotation bearing. A pentaprism is installed under the suspended prism to deflect the light beam in the horizontal direction, on the lower reflecting face of which an optical wedge is glued, which complements it horizontally to the plane-parallel plate. Lower reflecting face, pentaprism! in the central zone, it has a semi-transparent coating and allows the transmission of upwardly directed radiation in the form of a light mark from the light source located under the pentaprism. The entrance face of the pentaprism has a lens that allows you to project a light mark into the focal plane of the eyepiece of the eyepiece. The light source is made in the form of an optical 25 projector, where the mark of the projector is located in the focal plane of the lens. The projector housing has indexing screws for correcting the radiation direction. The body of the device has a level for setting the device in the working position, a side window with a sleeve for pointing the line of sight of the level being checked, and installing a standard sight tube, a bearing system located at its base. The device can be installed on the leveling table, or fixed on the lens of the leveler, which is checked using the 60 sleeve of the side window.

Суть винаходу пояснюється кресленням, де на Фіг.1 представлений розріз пристрою і хід променів у ньому.The essence of the invention is explained by the drawing, where Fig. 1 shows a section of the device and the path of the rays in it.

Пристрій складається з корпуса 1 рівня 2, вісь обертання 3, бічне вікно 4 із втулкою 5 для візування приладу що перевіряється і установки штатної труби 6.The device consists of a body 1 of level 2, a rotation axis 3, a side window 4 with a sleeve 5 for viewing the device under test and the installation of a regular pipe 6.

Усередині корпуса в підставі розташоване джерело світла 7 виконаний у виді оптичного проектора. Корпус бо його має котировочнье гвинти 8 для корекції напрямку випромінювання. Сам проектор складається з джерела випромінювання 9, конденсора 10, світлофільтра 11, марки 12. Над джерелом розташована пентапризма 13 з оптичним клином 14. Нижня відбиваюча грань пентапризми в центрі має напівпрозоре покриття 15, що дозволяє пропускати випромінювання у вертикальному напрямку. Вихідна грань пентапризми 13 має об'єктив 16. Над пентапризмой підвішена тетраздричеська призма 17 з прямим кутом при вершині і з горизонтованной частково відбиваючей фронтальною гранню 18. Призма підвішена на гнучкой нерозтяжной нитці 19 із точкою підвісу розташованої в центрі вхідного вікна 20, виконаного у виді оправи з пласко паралельною пластиною 21, встановленої в корпусі на підшипнику 22. Пристрій має, блок електричного живленя 23, виконаний у виді акумуляторів підзарядки, який годує джерела випромінювання оптичного проектора 7, горизонтючий столик 24 з 7/0 піднімальними гвинтами 25 і осьовою втулкою 26. Основним елементом пристрою е тетраздрическая призма 17, підвішена на нитці 19. Високоточно виготовлена з однорідного скла і підвішена за вершину на одній нитці, призма під дією сили ваги и симетричності, сама врівноважується і встановлює напівпрозору фронтальну площину 18 у горизонтальне положення. Для коректування фронтальної площини, призму можна виконати з балансирами. Горизонтальність фронтальної площини можна перевірити, розвертаючи призму на 1802 і 75 спостерігаючи в штатну трубу б пристрою. Критерієм горизонтальності фронтальної площини, є стабільне положення марки, що спостерігається в окулярі зорової труби відносно її сітки ниток при декількох положеннях призми. По своїх габаритах призма 17 виконана таким, що дозволяє пропускати світловий потік із вхідного вікна у зорову трубу 6.The light source 7 in the form of an optical projector is located inside the case at the base. The housing has 8 indexing screws for correcting the direction of radiation. The projector itself consists of a radiation source 9, a condenser 10, a light filter 11, and a stamp 12. Above the source is a pentaprism 13 with an optical wedge 14. The lower reflecting face of the pentaprism in the center has a translucent coating 15, which allows radiation to pass through in the vertical direction. The output face of the pentaprism 13 has a lens 16. Above the pentaprism is suspended a tetrahedron prism 17 with a right angle at the top and with a horizontal partially reflective front face 18. The prism is suspended on a flexible non-extensible thread 19 with a suspension point located in the center of the entrance window 20, made in the view frame with a flat-parallel plate 21 installed in the housing on a bearing 22. The device has an electric power supply unit 23, made in the form of rechargeable batteries, which feeds the radiation sources of the optical projector 7, a horizontal table 24 with 7/0 lifting screws 25 and an axial bushing 26 The main element of the device is a tetrahedron prism 17 suspended on a thread 19. Made of high-precision homogeneous glass and suspended by the top on one thread, the prism balances itself under the influence of gravity and symmetry and sets the translucent frontal plane 18 in a horizontal position. To correct the frontal plane, the prism can be made with balancers. The horizontality of the frontal plane can be checked by turning the prism to 1802 and 75 by looking into the device's regular tube b. The criterion for the horizontality of the frontal plane is the stable position of the mark, which is observed in the eyepiece of the sight tube relative to its mesh of threads at several positions of the prism. According to its dimensions, the prism 17 is made in such a way that it allows the light flow from the entrance window to pass through the optical tube 6.

Пристрій працює таким чином. Корпус приладу 1 установлюється у втулку 26 горизонтуючего столика 24. 20 Використовуючи обертання корпуса 1 і показання рівня 2, приводять пристрій у робоче положення.The device works like this. The body of the device 1 is installed in the sleeve 26 of the leveling table 24. 20 Using the rotation of the body 1 and the reading of the level 2, bring the device to the working position.

Установлюють нівелір напротив пристрою, об'єктивом до бічного вікна 4. За допомогою рівня приводять його в робоче положення. Включають проектор 7 пристрою, спостерігаючи в оптичну систему зорової труби нівеліра.Set the level in front of the device, with the lens to the side window 4. Using the level, bring it to the working position. Turn on the projector 7 of the device, looking into the optical system of the optical tube of the leveler.

Змінюючи фокусування, знаходять в поле зору нівеліра зображення двох марок 12. Одне зображення (рухливе) відбивається від напівпрозорої, горизонтальної грані 18, інше (нерухоме) від граней тетраздрической призми 17. Використовуючи котировочньсе гвинти 8 нахиляють вісь випромінювання проектора 7 разом з пентапризмой і об'єктивом до сполучення двох марок, що спостерігаються в поле зору окуляра зорової труби нівеліра. ЗBy changing the focus, two images of two marks 12 are found in the field of view of the leveler. One image (moving) is reflected from the translucent, horizontal face 18, the other (immovable) from the faces of the tetrahedral prism 17. Using the indexing screws 8, the radiation axis of the projector 7 is tilted together with the pentaprism and about lens to the combination of two marks observed in the field of view of the eyepiece of the sight tube of the leveler. WITH

Спостерігаючи в окуляр нівеліра, сполучають (використовуючи юстировочні гвинти окуляра) його хрест сітки ниток з горизонтально спрямованою маркою проектора 7. Пристрій (без горизонтуючего столика) можна закріпити на об'єктиві труби нівеліра, використовуючи для цього втулку 5 бічного вікна. Ге)While observing through the eyepiece of the leveler, connect (using the adjustment screws of the eyepiece) its cross of the thread grid with the horizontally directed mark of the projector 7. The device (without the leveling table) can be fixed on the lens of the leveler tube, using for this purpose the sleeve 5 of the side window. Gee)

Пристрій може працювати як оптичний висок, для вертикального проектування координат точок. Для цієї мети використовується штатна труба 6, що закріплюється у втулці бічного вікна 4. Спостерігаючи в окуляр труби 6, - використовуючи юстировочні гвинти 8, сполучають рухливе і нерухоме зображення марки проектора 7. Після « сполучення марок, використовуючи юстировочні гвинти сітки ниток труби 6, сполучають її з світною маркою проектора. Пристрій готовий до роботи і дозволяє передавати координати нижньої точки, над якою можна З центруватися, наприклад за допомогою лазерного центрира, встановленого в тім же оптичному проекторі 7. «-The device can work as an optical height for vertical projection of point coordinates. For this purpose, a standard pipe 6 is used, which is fixed in the sleeve of the side window 4. While observing through the eyepiece of the pipe 6, - using the adjustment screws 8, the moving and stationary image of the projector mark 7 are combined. connect it with the luminous brand of the projector. The device is ready for work and allows you to transmit the coordinates of the lower point, over which you can center, for example, with the help of a laser center installed in the same optical projector 7. "-

Випромінювання центрира розташовується на одній осі з випромінюванням марки проектора і спрямовано в протилежну сторону. Для підвищення точності, передачу координат точок можна проводити при декількох положеннях тетраєдричної призми, визначаючи потім середню координату на координатній палетці. Пристрій можна використовувати і як датчик кута нахилу. Як міру кута нахилу використовуються відхилення зображень « рухливої марки відбитої від напівпрозорої, горизонтальної площини тетраєдричної призми і нерухомої, що с утвориться за рахунок відображення від куточкового відбивача. Для визначення кута нахилу, сітка ниток зорової й труби розбивається на хвилинні ділення. Долі ділення хвилинної шкали можна визначити, використовуючи «» оптичний мікрометр встановлений в окулярі зорової труби, чи мікрометричним гвинтон встановлений у підставі корпуса, що дозволяє нахиляти плаформу з джерелом випромінювання на визначені кути.The radiation of the centerer is located on the same axis as the radiation of the projector mark and is directed in the opposite direction. To increase accuracy, the transfer of point coordinates can be carried out at several positions of the tetrahedral prism, then determining the average coordinate on the coordinate palette. The device can also be used as a tilt angle sensor. As a measure of the angle of inclination, deviations of the images of the moving mark reflected from the semi-transparent, horizontal plane of the tetrahedral prism and the stationary one formed due to the reflection from the corner reflector are used. To determine the angle of inclination, the grid of optical threads and the tube is divided into minute divisions. The divisions of the minute scale can be determined using an optical micrometer installed in the eyepiece of the sight tube, or a micrometer screw installed at the base of the case, which allows you to tilt the platform with the radiation source to specified angles.

Claims (1)

-- Формула винаходу щ»The formula of the invention ї5» Пристрій для перевірки нівелірів, що містить корпус, усередині якого розміщені джерело світла,и5" Device for checking levels, containing a housing, inside which a light source is placed, Напівпрозоре дзеркало, установлене під кутом 459 до оптичної осі зорової труби, відбиваючий елемент уTranslucent mirror installed at an angle of 459 to the optical axis of the sight tube, reflecting element in Ше вигляді тетраедричної призми з горизонтованою, частково відбиваючою фронтальною гранню,In the form of a tetrahedral prism with a horizontal, partially reflective front face, Ф який відрізняється тим, що відбиваючий елемент, виконаний у вигляді тетраедричної призми, що має частково відбиваючу фронтальну грань, підвішений на нитці в центрі вхідного вікна, виконаного у вигляді оправи з плоскопаралельною скляною пластиною, встановленою в корпусі на підшипнику обертання під підвішеною призмою для відхилення проміння світла в горизонтальному напрямку, у верхній частині корпуса джерела світла встановлена пентапризма, нижня відбиваюча грань якої має оптичний клин, що доповнює її по горизонталі до с плоскопаралельної пластини, центральна зона нижньої грані пентапризми має напівпрозоре, дзеркальне покриття, що дозволяє пропускати спрямоване з джерела світла випромінювання у вигляді світивої марки, сама марка розташовується у фокальній площині об'єктива, установленого на вихідної грані пентапризми, корпус бо джерела світла має юстирувальні гвинти, що дозволяють коректувати напрямок випромінювання, корпус пристрою, що має рівень для установки приладу в робоче положення, бічне вікно з втулюоюю, для наведення візирної лінії нівеліра і установки штатної зорової труби, підшипникову систему, розташовану в його основі, може бути встановлений на горизонтуючому столику чи закріплений на об'єктиві перевірного нівеліра за допомогою втулки бічного вікна.Ф which differs in that the reflecting element, made in the form of a tetrahedral prism, having a partially reflecting front face, is suspended on a thread in the center of the entrance window, made in the form of a frame with a plane-parallel glass plate, installed in the housing on a rotation bearing under the suspended prism for deflection a light beam in a horizontal direction, a pentaprism is installed in the upper part of the light source body, the lower reflecting face of which has an optical wedge, which complements it horizontally to a plane-parallel plate, the central zone of the lower face of the pentaprism has a translucent, mirror coating that allows the light directed from the source to pass through light radiation in the form of a luminous mark, the mark itself is located in the focal plane of the lens installed on the output face of the pentaprism, the body of the light source has adjusting screws that allow you to adjust the direction of radiation, the body of the device, which has a level for setting the device in the working position I, a side window with a bushing, for guiding the line of sight of the leveler and installing a standard sight tube, the bearing system located at its base can be installed on the leveling table or fixed on the lens of the test leveler with the help of a side window bushing. б5b5